JP2005069114A - Pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、駆動モータの固定子の回転磁界に対応して液中で回転する回転子を備えたポンプに関し、高効率で、構造が簡単で、小型・コンパクトであり、且つ生産性の良好なキャンドモータポンプやマグネットポンプに関するものである。 The present invention relates to a pump having a rotor that rotates in a liquid corresponding to the rotating magnetic field of a stator of a drive motor, and has high efficiency, a simple structure, a small size, a compact size, and good productivity. The present invention relates to a canned motor pump and a magnet pump.
キャンドモータポンプやマグネットポンプには、回転子周辺の液体を内包する回転子ケーシングをポリプロピレン(PP)などの樹脂材料で製作しているものが多い。この理由は、金属材料で構成すると運転時に渦電流が流れて効率を阻害すること、樹脂は比較的耐食性に優れること、などである。そして多くの場合、この回転子ケーシングにカーボン製の滑り軸受などを圧入固定して、例えばアルミナセラミック製の回転軸を支承している。 Many of the canned motor pumps and magnet pumps are made of a resin material such as polypropylene (PP) in a rotor casing that encloses liquid around the rotor. The reason for this is that if it is made of a metal material, an eddy current flows during operation to inhibit the efficiency, and the resin is relatively excellent in corrosion resistance. In many cases, a carbon sliding bearing or the like is press-fitted and fixed to the rotor casing, and a rotating shaft made of alumina ceramic, for example, is supported.
上記のように回転子ケーシングにカーボン製の滑り軸受などを圧入固定する構成では、回転子ケーシングと軸受の線膨張係数の違いによっても例えば液温が高い場合に圧入部の緩みが生じるという懸念があるため、圧入代を大きめにしたり、廻り止め形状を工夫する必要がある。しかし、圧入代を大きめにしても樹脂材料製の回転子ケーシングが所謂クリープして緩みを生じる可能性がある。また、廻り止め形状(キー&キー溝など)を付与する圧入角度を調整しながら組立てる必要が生じて生産性が害されるという問題があった。 In the configuration in which a carbon sliding bearing or the like is press-fitted and fixed to the rotor casing as described above, there is a concern that the press-fitting portion may be loosened due to a difference in linear expansion coefficient between the rotor casing and the bearing, for example, when the liquid temperature is high. For this reason, it is necessary to increase the press-fitting allowance or to devise a detent shape. However, even if the press-fitting allowance is increased, there is a possibility that the rotor casing made of the resin material creeps and loosens. In addition, there is a problem that productivity is adversely affected because it is necessary to assemble while adjusting the press-fitting angle for providing a non-rotating shape (key & key groove).
上記のように従来の回転子ケーシングと軸受の線膨張係数の違いによる圧入部の緩みを防止するために圧入代を大きくしたり、廻り止め形状(キー&キー溝など)を付与する方法は、クリープして緩みを生じたり、生産性が害されるという問題があった。本発明はこのような問題点を解決し、高効率で、構造が簡単で、小型・コンパクトであり、且つ生産性の良好なキャンドモータポンプやマグネットポンプを提供することを目的とする。 In order to prevent loosening of the press-fitting part due to the difference in the linear expansion coefficient between the conventional rotor casing and the bearing as described above, a method for increasing the press-fitting allowance or providing a non-rotating shape (key & key groove, etc.) There is a problem that creeping causes loosening and productivity is impaired. An object of the present invention is to solve such problems and to provide a canned motor pump and a magnet pump that are highly efficient, have a simple structure, are small and compact, and have good productivity.
上記課題を解決するため請求項1に記載の発明は、駆動モータの固定子の回転磁界に対応して液中で回転する回転子と、該回転子周辺の液体を内包する回転子ケーシングと、該回転子の回転力をポンプ部に伝える回転軸を備えたポンプにおいて、回転軸を支承する滑り軸受を回転子ケーシングと一体に設けたことを特徴とする。このように滑り軸受を回転子ケーシングと一体に設けたことにより、滑り軸受と回転子ケーシングが一体部品となるため、ポンプ組立時の圧入作業を削除することができる。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 1 includes a rotor that rotates in a liquid corresponding to a rotating magnetic field of a stator of a drive motor, a rotor casing that encloses liquid around the rotor, A pump having a rotating shaft that transmits the rotational force of the rotor to a pump unit is characterized in that a sliding bearing for supporting the rotating shaft is provided integrally with the rotor casing. By providing the slide bearing integrally with the rotor casing in this manner, the slide bearing and the rotor casing become an integral part, so that the press-fitting work at the time of pump assembly can be eliminated.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のポンプにおいて、滑り軸受部を備えた回転子ケーシングを単一材料にて構成したことを特徴とする。このように滑り軸受部を備えた回転子ケーシングを単一材料、具体的には、樹脂であるPEEK(ポリエーテル・エーテル・ケトン)にテフロン(登録商標)を充填した材料などを使用すると、この材料は耐熱性もあり、強度的にも優れているため、圧力容器である回転子ケーシングの材料として好適であり、同時にテフロン(登録商標)を充填することで例えばステンレス製の回転軸に対して有効な滑り軸受を構成できる。 According to a second aspect of the present invention, in the pump according to the first aspect, the rotor casing provided with the sliding bearing portion is made of a single material. When the rotor casing having the sliding bearing portion is made of a single material, specifically, a material in which PEEK (polyether, ether, ketone), which is a resin, is filled with Teflon (registered trademark) is used. Since the material has heat resistance and is excellent in strength, it is suitable as a material for a rotor casing that is a pressure vessel. At the same time, it is filled with Teflon (registered trademark), for example against a rotating shaft made of stainless steel. An effective sliding bearing can be constructed.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載のポンプにおいて、滑り軸受を第1の樹脂材料で製作し、該滑り軸受を第1の樹脂材料よりも成形温度の低い第2の樹脂材料で覆うようにインサート成形したことを特徴とする。このように第1の樹脂材料で製作した滑り軸受を第1の樹脂材料よりも成形温度の低い第2の樹脂材料で覆うようにインサート成形する構成を採用することにより、圧力容器である回転子ケーシングの材料を、使用圧力・温度が低い場合などに比較的廉価な樹脂材料とし、滑り軸受部だけを前述のPEEKにテフロン(登録商標)を充填した材料とすることができるため、回転子ケーシング全体の製造コストを低減することが可能となる。 According to a third aspect of the present invention, in the pump according to the first or second aspect, the sliding bearing is made of a first resin material, and the sliding bearing is a second resin having a molding temperature lower than that of the first resin material. It is characterized by being insert-molded so as to be covered with a resin material. Thus, the rotor which is a pressure vessel is employ | adopted as the structure which insert-molds so that the sliding bearing manufactured with the 1st resin material may be covered with the 2nd resin material whose molding temperature is lower than the 1st resin material. The casing material is a relatively inexpensive resin material when the operating pressure and temperature are low, and only the sliding bearing portion can be made of the above-mentioned PEEK filled with Teflon (registered trademark). It becomes possible to reduce the entire manufacturing cost.
本発明のポンプは、高効率で、構造が簡単で、小型・コンパクトであり、且つ生産性の良好なキャンドモータポンプやマグネットポンプを提供できる。 The pump of the present invention can provide a canned motor pump and a magnet pump that are highly efficient, have a simple structure, are small and compact, and have good productivity.
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明に係るポンプの構成例を示す断面図である。このポンプは、例えば最高効率点流量における比速度Ns(m3/min,m,min-1)が160の単段の遠心式モータポンプであって、例えば羽根車の外径が20mm、モータ回転子の濡れ縁最大径が10mm、モータ回転子の濡れ縁最大外径の外側に形成される半径隙間δが1mm、モータ回転子の濡れ縁最大外径部の軸方向長さが25mmになっている。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration example of a pump according to the present invention. This pump is a single-stage centrifugal motor pump having a specific speed Ns (m 3 / min, m, min −1 ) at the maximum efficiency point flow rate of 160, for example, and the outer diameter of the impeller is 20 mm, for example. The maximum wetting edge diameter of the rotor is 10 mm, the radial gap δ formed outside the maximum wetting edge outer diameter of the motor rotor is 1 mm, and the axial length of the maximum wetting edge outer diameter of the motor rotor is 25 mm.
本ポンプはモータ部1とポンプ部2からなる。モータ部1は所謂DCブラシレスモータであり、構造的にはキャンドモータの範疇に入る。モータ固定子11はカップ形状のアルミダイカスト製のモータフレーム12に収容されている。モータ固定子11の内周側にはカップ形状のPEEK製の回転子ケーシング13が設けられ、その鍔部13bがモータフレーム12と樹脂製のポンプケーシング14によって挟持されている。また、PEEK製の軸受ブラケット15が回転子ケーシング13とポンプケーシング14に挟持され、軸受ブラケット15の一部は負荷側ラジアル軸受とスラスト軸受として機能している。
This pump includes a motor unit 1 and a
モータ回転子17は、金属製の磁性体のヨーク18の外周にネオジウム製の永久磁石19が設けられ、該ヨーク18と永久磁石19を取囲むようにカップ状の回転子外カバー20と回転子内カバー21が設けられ、Oリングなどのシール部材22、23でシールしている。このような構成を採用することにより、永久磁石19及び磁性体のヨーク18が完全にポンプ取扱液から遮断されるため、錆びを発生することはない。モータ回転子17の軸芯部には主軸24が挿入されている。主軸24はオーステナイト系ステンレス合金からなり、その直径は例えば1.5mm程度あり、両端部には軸スリーブ25、26が装着されている。なお、28は回転子外カバー20の軸方向の移動を止める止め輪である。
In the
主軸24の一端には遠心式のポンプ部2のクローズ型(フロントシュラウドを備えている)の羽根車27が取り付けられている。羽根車27は例えば直径20mmで、羽根車27の主軸24が貫通する穴(主軸貫通穴)は、羽根車27の吸込マウス側が例えば1.5mm程度の真円であり、反吸込マウス側が直径3.5mm程度の軸スリーブ25が挿入できるようになっている。羽根車27に対する軸スリーブ25の廻り止めは、例えば3.5mm程度の直径に対して、羽根車27の主軸貫通穴と軸スリーブ25の一部の二面取り(二面間距離3mm程度)することで行う。なお、羽根車27は例えばPPS(ポリフェニレンサルファイド)のような樹脂材料を射出成形して製作され、軸スリーブ25、26はアルミナなどのセラミック材料で製作される。
A closed type (equipped with a front shroud)
モータ回転子17の主軸24に対する軸スリーブ25、26の廻り止めは、例えば3.5mm程度の直径に対して、モータ回転子17の主軸貫通穴と軸スリーブ25、26の一部を二面取り(二面間距離3mm程度)することで行う。軸スリーブ26の外径部は軸受ブラケット15の軸受部の内径との間で摺動面を構成する。また、モータ回転子17の回転子内カバー21と軸スリーブ25の間、及び羽根車27と軸スリーブ25の間にはスラストディスク16、16が挟持されている。スラストディスク16、16は主軸24に対する軸スリーブ25、26の廻り止めと同様な方法で軸スリーブ25に廻り止めされ、軸受ブラケット15の軸受部の軸方向端面との間で摺動して、アキシャルスラスト荷重を支承する。回転子ケーシング13の反ポンプ側の主軸24端部の軸スリーブ26に対応する部分には、ラジアル方向の荷重を支えるための反負荷側軸受が回転子ケーシング13と一体に設けられる。
The
主軸24の羽根車27側端部にはT字状に鍛造成形されたT字状鍛造成形部24aが形成されており、反羽根車端部にはE形止め輪29を取付けることで羽根車27などの部材が主軸24から脱落しないようになっている。この固定手段は、ネジのように軸方向に部材を締め上げるものではなく、単に部材の軸方向の移動を制限するものである。本発明は部材間に軸方向の隙間・遊びが多少あっても支障が無い構造になっており、これらの簡便な構成の固定手段を使用できる。従って生産性も良好である。
A T-shaped forged
また、上記固定手段(E形止め輪29)と軸スリーブ26の間に、コイルバネなどの要素(図示せず)を挟み込めば、主軸24の両軸端部24a、24bの固定手段(T字状鍛造成形部24a、E形止め輪29)にて挟み込まれた部材がカタカタ音を発しながら移動することがないため、騒音が発生することもない。なお、主軸24の羽根車27側の端部のT字状鍛造成形部24aに対応して、羽根車27のボス部端面に溝が設けられているため、軸スリーブ25から羽根車27に伝わった回転トルクは主軸24にも伝えられる。
Further, if an element (not shown) such as a coil spring is sandwiched between the fixing means (E-shaped retaining ring 29) and the
ポンプケーシング14はカップ状を成し、PPSなどの樹脂材料にて成形される。ポンプケーシング14のカップ形状の底部には吸込ノズル14aが設けられ、側面には吐出ノズル14bが設けられる。また、ポンプケーシング14のカップ形状の開放部内面は、Oリング等のシール部材30を介して回転子ケーシング13の外周部と固定され密封容器を構成する。また、ポンプケーシング14のカップ形状の底部には、羽根車27の吸込マウス外周部と微小隙間を形成するフッ素樹脂製のライナリング31が設けられている。ポンプケーシング14とモータフレーム12は、間に回転子ケーシング13を挟んでボルトで固定されている。
The
なお、ポンプケーシング14の吸込ノズル14aにはソケット34が止め具32で接続され、該ソケット34には取扱液が流入する流入配管35が接続されている。また、ポンプケーシング14とソケット34の間にはOリング等のシール部材33が介在している。ポンプケーシング14の吐出ノズル14bにはソケット38が止め具36で接続され、該ソケット38には取扱液が流出する流出配管39が接続されている。ポンプケーシング14とソケット38の間にはOリング等のシール部材37が介在している。また、40はモータフレームバンドである。
Note that a
ポンプケーシング14の吸込ノズル14aから吸込まれた取扱液は、羽根車27の吸込マウスから羽根車27内に導かれ、羽根車27の回転に伴って昇圧され、ポンプケーシング14の吐出流路を経て吐出ノズル14bから吐出される。一部の取扱液は回転子ケーシング13内に導かれ、軸受部の潤滑とモータ部1の冷却に使用される。前述の通り、本発明はモータ回転子17の濡れ縁最大径の外側に形成される半径隙間δが1mmと、一般のキャンドモータに比べてと大きいため、取扱液はモータ回転子17の外周隙間から、取扱液の粘性による影響をあまり受けずに滞り無く軸受摺動面に供給される。この結果、主軸24には貫通穴を設ける必要が無いため、主軸24の太さをその強度限界まで細く設計することができる。
The handling liquid sucked from the
本発明に係るポンプは、上記のように主軸24を支承する滑り軸受を軸スリーブ25、26を活用して構成したため、主軸24は「ねじり」に対する強度の確保が実質的に不要となり、「曲げ」及び「引っ張り」に対してのみ強度を確保するだけでよいので、軸径を極めて小さな値にすることができる。その結果、羽根車27のボス径は小さく抑えられ、羽根車27の外径に対する羽根車27の吸込マウス径の比率を適正化できるため、羽根車27の流体力学的効率を良好な値にすることが可能となる。また、モータ回転子17の直径を極めて小さい値に抑えることができるため、モータ回転子17の回転に伴う攪拌ロスを低減できる。
Since the pump according to the present invention is constructed by utilizing the
また、上記のような小型ポンプにおいて、回転子ケーシング13と回転軸である主軸24を支承する滑り軸受を一体部品にすることにより、ポンプ組立時の圧入作業を削除できる上、別途軸受部品を製作する必要も無い。
Further, in the small pump as described above, the sliding bearing that supports the
図2は本発明に係るポンプの他の構成例を示す断面図である。図2において、図1と同一符号を付した部分は同一又は相当部分を示すのでその説明は省略する。回転子ケーシング13をPP(ポリプロピレン)製とし、予め射出成形によって製作したPEEK製の軸受41をPP製の回転子ケーシング13で覆うようにインサート成形している。PEEKは成形温度がPPに比べて高いため、インサート成形時に熱変形するような不都合がない。更に、圧入時の回り止め等との位置合わせを行う必要がなく手間が省ける。また、軸受ブラケット15についても、PEEK製の軸受ブラケット15をPP製の回転子ケーシング13で覆うようにインサート成形している。
FIG. 2 is a sectional view showing another configuration example of the pump according to the present invention. In FIG. 2, the parts denoted by the same reference numerals as those in FIG. The
なお、PEEK製の軸受41の外周部には「廻り止め」と「軸方向への抜け止め」の形状が付与されている。このため、例えば高温液でポンプを使用する際にも、線膨張係数の違いによって軸受41が回転子ケーシング13や軸受ブラケット15に対して廻ってしまう不都合や、軸方向に抜けてしまうという不都合がない。
Note that the outer peripheral portion of the PEEK bearing 41 is provided with a shape of “rotation stop” and “prevention of axial removal”. For this reason, for example, even when a pump is used with high-temperature liquid, there is a disadvantage that the
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims and the specification and drawings. Is possible.
1 モータ部
2 ポンプ部
11 モータ固定子
12 モータフレーム
13 回転子ケーシング
14 ポンプケーシング
15 軸受ブラケット
16 スラストディスク
17 モータ回転子
18 ヨーク
19 永久磁石
20 回転子外カバー
21 回転子内カバー
22 シール部材
23 シール部材
24 主軸
25 軸スリーブ
26 軸スリーブ
27 羽根車
28 止め輪
29 E形止め輪
30 シール部材
31 ライナリング
32 止め具
33 シール部材
34 ソケット
35 流入配管
36 止め具
37 シール部材
38 ソケット
39 流出配管
40 モータフレームバンド
41 軸受
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (3)
前記回転軸を支承する滑り軸受を回転子ケーシングと一体に設けたことを特徴とするポンプ。 A rotor that rotates in liquid corresponding to a rotating magnetic field of a stator of a drive motor, a rotor casing that encloses liquid around the rotor, and a rotating shaft that transmits the rotational force of the rotor to a pump unit In the pump
A pump characterized in that a sliding bearing for supporting the rotating shaft is provided integrally with a rotor casing.
前記滑り軸受部を備えた回転子ケーシングを単一材料にて構成したことを特徴とするポンプ。 The pump according to claim 1, wherein
A rotor characterized in that a rotor casing provided with the sliding bearing portion is made of a single material.
前記滑り軸受を第1の樹脂材料で製作し、該滑り軸受を第1の樹脂材料よりも成形温度の低い第2の樹脂材料で覆うようにインサート成形したことを特徴とするポンプ。 The pump according to claim 1 or 2,
A pump characterized in that the sliding bearing is manufactured from a first resin material, and the sliding bearing is insert-molded so as to be covered with a second resin material having a molding temperature lower than that of the first resin material.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003300522A JP2005069114A (en) | 2003-08-25 | 2003-08-25 | Pump |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2003300522A JP2005069114A (en) | 2003-08-25 | 2003-08-25 | Pump |
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JP2005069114A true JP2005069114A (en) | 2005-03-17 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN105099025A (en) * | 2014-05-21 | 2015-11-25 | 上海佰诺泵阀有限公司 | Energy-saving canned motor pump |
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2003
- 2003-08-25 JP JP2003300522A patent/JP2005069114A/en active Pending
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